利用熱噴涂技術(shù)修復(fù)螺旋榨油機(jī)榨螺的應(yīng)用研究

劉 平

（西昌學(xué)院，四川 西昌 615000）

利用熱噴涂技術(shù)修復(fù)螺旋榨油機(jī)榨螺的應(yīng)用研究

劉 平

（西昌學(xué)院，四川 西昌 615000）

針對(duì)目前中國(guó)螺旋榨油機(jī)榨螺壽命短，更換榨螺成本高這一現(xiàn)狀，對(duì)熱噴涂技術(shù)在榨螺修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。在相同試驗(yàn)條件下，對(duì)新榨螺與修復(fù)榨螺每工作100h的生產(chǎn)效率進(jìn)行測(cè)定，通過對(duì)二者生產(chǎn)效率的分析進(jìn)行壽命比較。結(jié)果應(yīng)用熱噴涂技術(shù)修復(fù)的榨螺具有良好的耐磨性，其壽命約為新榨螺的3.1倍，維修成本約為新榨螺的1／2.83。

榨螺；熱噴涂技術(shù)；耐磨性；維修成本

螺旋榨油機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的榨油設(shè)備［1－3］。榨螺是螺旋榨油機(jī)的重要部件，其工作時(shí)不僅受到巨大的扭矩，而且其表面還受到物料強(qiáng)大的擠壓力和摩擦力，因此要求榨螺應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、表面硬度和良好耐磨性［4－7］。在使用過程中，榨螺的主要失效形式是磨損，榨螺的磨損程度直接影響到榨油機(jī)的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。目前中國(guó)螺旋榨油機(jī)榨螺的使用壽命短，一般為3～5個(gè)月［8］，這增加了榨油機(jī)的使用成本，降低了榨油機(jī)的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

熱噴涂技術(shù)目前在中國(guó)已經(jīng)得到了比較廣泛的推廣應(yīng)用，其原理是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài)，并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預(yù)處理的基體表面形成涂層。不同的噴涂材料和工藝方法可獲得不同功能的涂層，從而滿足不同的需求［9－13］。例如在切削刀具的表面采用等離子噴涂工藝制備WC－Co基金屬陶瓷涂層，可使刀具具有較高的耐磨性能和抗腐蝕性能［9］；在以Al－Si為基材的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸工作表面采用等離子噴涂工藝噴涂鋁合金，可減輕發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量、增強(qiáng)氣缸工作表面抗磨能力；采用電弧工藝對(duì)鋼質(zhì)汽車排氣管噴涂鋁，可提高排氣管耐高溫廢氣腐蝕的能力［14］；值得注意的是，張麟等［15］采用爆炸噴涂工藝，在螺旋榨油機(jī)榨螺表面制備WC－12%Co涂層，得出其使用壽命是傳統(tǒng)滲碳淬火榨螺壽命4.2倍的結(jié)論。本試驗(yàn)采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)榨螺，并將修復(fù)后的榨螺與新榨螺進(jìn)行使用壽命對(duì)比試驗(yàn)。綜合考慮到榨螺壽命、維修成本及可操作性等因素后，本試驗(yàn)采用鐵基合金粉末材料，氧－乙炔火焰噴涂工藝對(duì)榨螺進(jìn)行修復(fù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)對(duì)象

螺旋榨油機(jī)：YZYX10J－1，四川青江機(jī)器股份有限公司。使用單位西昌市魏家灣王記油坊。該機(jī)為三級(jí)壓榨，配用的動(dòng)力為7.5kW，24h的原料處理量為3.5～4.0t，出油率大于等于96%。

試驗(yàn)用榨油機(jī)于2006年購(gòu)買，主要用于加工油菜籽，每年約工作1 800h。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，該榨油機(jī)加工油菜籽的生產(chǎn)效率約為135kg／h。該榨油機(jī)在使用期間，處理約7萬(wàn)kg原料后，其效率開始明顯下降；處理10萬(wàn)kg原料（約工作900h）后，其生產(chǎn)效率下降約33%，此時(shí)需更換新榨螺機(jī)器才能恢復(fù)正常工作。該榨油機(jī)的榨螺共由8節(jié)榨螺組成，修復(fù)前已使用900h。

1.2 主要材料與設(shè)備

鐵基合金粉末：Fe55，江蘇泰興市合金粉末廠。粉末熔融溫度為1 200～1 250℃，噴焊沉積層硬度為HRC54～58；

金屬粉沫噴焊槍：QH－4／h型，上海焊割工具廠；

重熔槍：SCR－200型，上海焊割工具廠；

杠桿百分表：測(cè)量范圍0～0.8mm，分度值0.01mm，精度10μm，成都量具刃具廠；

游標(biāo)卡尺：三用0～200，成都量具刃具廠；

小電磨：S1J－KG－6型，上?？乒屉妱?dòng)工具有限公司；

丙酮：分析純，成都金山化學(xué)試劑有限公司。

1.3 修復(fù)工藝

1.3.1 表面預(yù)處理 用汽油，棉紗，干布清除灰塵及油污，再用丙酮清洗后檢查其變形、裂紋和磨損量。經(jīng)檢測(cè)每段榨軸的損傷主要為表面磨損，無(wú)裂紋和變形。磨損呈不均勻分布，靠近榨螺頭部的第七節(jié)、第八節(jié)榨螺磨損較大，最大磨損量為1.9mm；尾部磨損較小，最小磨損量0.5mm。

1.3.2 上粉與重熔 考慮到榨螺的工作狀況，主要對(duì)各段榨螺的螺紋進(jìn)行修復(fù)，采用二步法噴焊處理。先預(yù)熱，溫度300℃左右，用氧－乙炔噴槍噴粉，用重熔槍重熔，上粉厚度0.5～1.0mm［16］。

1.3.3 檢查與校正 對(duì)修復(fù)質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢查彎曲度、榨螺外徑尺寸。因各段榨螺長(zhǎng)度尺寸小，故熱變形極小，彎曲度滿足技術(shù)要求。對(duì)榨螺外徑按設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行精加工。圖1、圖2分別為第七節(jié)榨螺修復(fù)前和修復(fù)后的照片。

圖1 修復(fù)前的榨螺Figure 1 Squeeze screw before the repair

圖2 修復(fù)后的榨螺Figure 2 Squeeze screw after the repair

1.4 榨螺壽命試驗(yàn)

2008年8月3日更換新榨螺后定期（每工作100h）在相同試驗(yàn)條件下（物料品種、含水率、溫度相同）測(cè)定榨油機(jī)的工作效率。到2009年2月中旬，該榨軸已工作900h，機(jī)器生產(chǎn)效率降低到92.6kg／h。2月底拆下該榨螺采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)后裝機(jī)試驗(yàn)，試驗(yàn)條件和方法與新榨螺相同。到2010年11月底，修復(fù)榨螺已工作2 800h，測(cè)定其生產(chǎn)效率為94kg／h，到壽命期限。

2 結(jié)果與分析

2.1 榨螺使用壽命分析

在相同試驗(yàn)條件（德陽(yáng)產(chǎn)黑油菜籽，含水率7%～8%，預(yù)炒溫度120～130℃）下，分別定期測(cè)定新榨螺與修復(fù)榨螺處理100kg油菜籽所需時(shí)間（每次測(cè)定3次，取平均值），并換算為生產(chǎn)效率，通過對(duì)二者生產(chǎn)效率的分析進(jìn)行壽命比較。100kg油菜籽試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 新榨螺與修復(fù)后榨螺生產(chǎn)效率Table 1 Production efficiency of the new squeezescrew and the renovated squeeze screw

根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)分別計(jì)算出新榨螺和修復(fù)后榨螺的生產(chǎn)效率，繪制“榨油機(jī)工作時(shí)間－生產(chǎn)效率曲線”，見圖3。

圖3 榨油機(jī)工作時(shí)間－生產(chǎn)效率曲線Figure 3 Working time－productivity curve for press

由圖3可知，修復(fù)后的榨螺其生產(chǎn)效率略低于新榨螺的生產(chǎn)效率，這主要是由于修復(fù)榨螺時(shí)造成的形狀和尺寸誤差所致。使用900h后，新榨螺的生產(chǎn)效率下降了31.6%，為92.6kg／h，修 復(fù) 榨 螺 的 生 產(chǎn) 效 率 下 降 了 4.2%，為125.5kg／h，顯然，修復(fù)榨螺的磨損速率遠(yuǎn)低于新榨螺。當(dāng)修復(fù)榨螺實(shí)際使用2 800h后，測(cè)定其生產(chǎn)效率為94.1kg／h。由此可見，使用鐵基合金粉末對(duì)榨螺進(jìn)行熱噴涂修復(fù)后，由于其表面硬度提高，耐磨能力增強(qiáng)，故其壽命約為新榨螺壽命的3.1倍。

2.2 成本經(jīng)濟(jì)分析

修復(fù)榨螺的有效工作時(shí)間為2 800h，新榨螺的有效工作時(shí)間為900h，故在2 800h的工作時(shí)間內(nèi)，需更換3次新榨螺。新榨螺的市場(chǎng)價(jià)格（西昌當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)）約970元，維修成本共計(jì)2 910元人民幣；修復(fù)榨螺的成本共計(jì)1 027.5元人民幣。由此可見，在相同的工作時(shí)間內(nèi)，更換新榨螺的成本約為修復(fù)榨螺成本的2.83倍。

3 結(jié)論

采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)的榨螺具有使用壽命長(zhǎng)，維修成本低的特點(diǎn)。采用不同材料和不同工藝修復(fù)的榨螺有不同的壽命和成本。目前市場(chǎng)上榨油機(jī)品種較多，榨軸的結(jié)構(gòu)與材料也存在差異，因此，針對(duì)不同的榨螺選擇合適的材料與工藝，以及如何保證修復(fù)質(zhì)量等問題還有待進(jìn)一步的研究。

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Research on the application of thermal spraying technology in squeeze screw s senovation

LIU Ping

（Xichang College，Xichang，Sichuang615000，China）

In view of the squeeze screw s short working life of the present domestic screw press machine and the high cost of the squeeze screw s replacement，the adoption of thermal spraying technology on squeeze screw s renovation is concerned.Under the same experimental conditions，the new squeeze screw and the renovated squeeze screw are determined by their production efficiency in every 100working hours，and their working life has been compared through the analysis of their production efficiency.The renovated squeeze screw applied with thermal spraying technology has good abrasion resistance ability，its working life is as 3.1times as the new squeeze screw s，and its maintenance cost is about 1／2.83times as the new squeeze screw s.

squeeze screw；thermal spraying technology；abrasion resistance；maintenance cost

10.3969／j.issn.1003－5788.2011.04.030

西昌學(xué)院與鹽源縣合作項(xiàng)目（編號(hào)：XA0801）

劉平（1963－），男，西昌學(xué)院副教授。E－mail：lp213＠126.com

2011－04－10